Teoría Celular Moderna y Tipos de Células

Teoría Celular Moderna

La teoría celular moderna establece los siguientes postulados fundamentales:

1. La célula es la unidad anatómica y fisiológica de todos los seres vivos.
2. Cada célula procede de otra célula anterior por división de la misma.
3. La información genética se transmite de una generación a la siguiente.
4. Las reacciones químicas que constituyen el metabolismo de un ser vivo tienen lugar en las células.

Virus

Los virus son entidades acelulares que se caracterizan por:

• Carecer de metabolismo propio.
• Ser parásitos obligados.
• Estar compuestos por ácido nucleico y una cápsida proteica.
• Algunos presentan una envoltura membranosa procedente de la célula hospedadora.

La Célula Procariota

Las células procariotas presentan una estructura más simple:

• Membrana plasmática: Puede presentar repliegues hacia el interior (mesosomas) con función respiratoria y de división celular.
• Pared celular: Rígida en la mayoría, de espesor variable.
• Compartimentación interna: Muy pequeña, pueden presentar endomembranas.
• Cápsula: Algunas bacterias presentan una cápsula rígida o flexible que recubre la pared.
• Citoplasma: Contiene ADN circular formando el nucleoide.
• Ribosomas y ARN: Presenta ribosomas y distintos tipos de ARN.
• Plásmidos: Moléculas de ADN que pueden unirse al nucleoide o incluso ser transferidas de unas bacterias a otras.
• Flagelos: Tubos helicoidales rígidos formados por subunidades proteicas de flagelina, no envueltos por membrana y con movimiento ondulatorio.
• Pili: Semejantes a flagelos, pero más cortos, con función de unión a un sustrato, a otra bacteria (pili sexuales) o a células eucariotas.

Célula Eucariota

Célula Eucariota Animal

Presenta gran complejidad y actividad metabólica:

• Información genética: En ADN, unido a histonas, formando cromatina. Localizada en el núcleo verdadero.
• Citosol: Donde se desarrollan gran parte de las reacciones celulares.
• Membrana plasmática: Bicapa lipídica con proteínas y glúcidos.
• Citoesqueleto: Formado por microtúbulos y filamentos proteicos. Proporciona soporte a la célula y sus orgánulos, y es responsable de los movimientos celulares.
• Núcleo: Contiene la cromatina y los nucleolos.

Orgánulos de la Célula Animal

• Retículo Endoplasmático (RE): Red de espacios membranosos intercomunicados.
  • RE Liso: No tiene ribosomas, encargado de la síntesis de lípidos.
  • RE Rugoso: Con ribosomas, encargado de la elaboración de proteínas destinadas a la membrana, lisosomas y al exterior de la célula.
• Ribosomas: Encargados de la síntesis de proteínas. Pueden ser libres o estar unidos al RER.
• Aparato de Golgi: Estructuras membranosas. Participa en la síntesis, formación de lisosomas, y distribución y secreción de moléculas.
• Lisosomas: Responsables de la digestión intracelular.
• Peroxisomas: Contienen enzimas para reacciones de oxidación.
• Mitocondrias: Poseen doble membrana. Llevan a cabo las reacciones metabólicas de la respiración celular.
• Centriolos: Estructuras cilíndricas formadas por microtúbulos, esenciales para organizar los microtúbulos de la célula.

Célula Eucariota Vegetal

Se diferencia de la célula animal por la presencia de estructuras exclusivas:

• Plastos: Orgánulos exclusivos de las células vegetales.
• Cloroplastos: Lugar donde ocurre la fotosíntesis.
• Sistema Vacuolar: Muy desarrollado, caracterizado por una gran vacuola central.
• Pared Celular: Compuesta de celulosa, proporciona soporte mecánico y protección a estas células en medio hipotónico.
  • Pared Primaria: De células jóvenes, delgada y flexible.
  • Pared Secundaria: De células adultas, gruesa y resistente, ubicada entre la membrana y la pared primaria. La pared secundaria puede aislar por completo a la célula; para comunicarse utiliza plasmodesmos.
• Ausencia de Centriolos.

Funciones Vitales de la Célula

Las funciones de una célula están estrechamente relacionadas con su estructura y su nivel de organización. Las funciones vitales se dividen en la obtención de energía (función de nutrición) y la autoperpetuación (funciones de relación y reproducción).

Función de Nutrición (Metabolismo)

Para mantener su organización celular, las células obtienen energía de la luz, de moléculas orgánicas e inorgánicas, mediante un complejo sistema de reacciones químicas, catalizadas por enzimas: el metabolismo. Los grupos se clasifican según la forma de obtener energía:

Clasificación Nutricional

Células Autótrofas Fotosintéticas (Fotoautótrofas)

Presentes tanto en procariotas como en eucariotas (protoctistas y vegetales). Captan la energía lumínica para sintetizar moléculas orgánicas.

• Células eucariotas vegetales: La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos.
• Células procarióticas fotosintéticas: Las más evolucionadas son las cianobacterias, con membranas internas con función semejante a los cloroplastos.

Células Autótrofas Quimiosintéticas (Quimiolitótrofas)

Procariotas que obtienen la energía a partir de la oxidación de moléculas inorgánicas.

Células Heterótrofas (Quimioorganótrofas)

Obtienen la energía de la oxidación de moléculas orgánicas por medio del metabolismo oxidativo (fermentación y respiración celular).

Función de Relación

Depende de la membrana plasmática. Consiste en la captación de estímulos para elaborar las respuestas más adecuadas.

Función de Reproducción

La división celular permite la autoperpetuación. Ocurre por mitosis y meiosis en eucariotas, y por división simple en procariotas.

Técnicas de Estudio Celular

Microscopía

Para la observación de las células se requiere el uso de microscopios. Hay de dos tipos: ópticos y electrónicos.

Poder de Resolución

Es la distancia mínima entre dos puntos que dicho microscopio permite ver separados.

• Poder de resolución del microscopio óptico: 200 nm.
• Poder de resolución del microscopio electrónico: 1 a 2 nm (mucho mayor).

Técnicas Histológicas

Conjunto de tratamientos a los que se somete una célula o tejido para poder ser observada. Los pasos principales son:

1. Fijación: Se lleva a cabo para que se estabilicen las estructuras y la entrada de colorantes sea más fácil.
2. Corte: Se obtienen cortes que se hacen con un micrótomo. Para cortar los tejidos, hay que darles dureza y consistencia, por lo que se congelan con CO2 o N2 líquido. Para cortes muy finos se usa el ultramicrótomo (con cuchillas de vidrio o diamante).
3. Tinción: La muestra se tiñe sumergiendo los cortes en colorantes.

Tipos de Microscopios Electrónicos

Microscopio Electrónico de Transmisión (MET)

Los electrones atraviesan un fino corte de la muestra de tejido y se proyectan sobre una pantalla fluorescente, en la que se forman imágenes captadas por cámaras fotográficas. El poder de penetración de electrones es pequeño, por lo que los cortes deben ser finos.

Microscopio Electrónico de Barrido (MEB)

Los electrones no atraviesan la muestra del tejido, sino que barren la superficie y se reflejan sobre ella. Los electrones reflejados son recogidos en una pantalla y producen imágenes en 3D. Su poder de resolución y número de aumentos es menor que el MET.

Separación y Fraccionamiento Celular

Hay aspectos del estudio de las células que requieren su separación de otras células o el aislamiento de sus orgánulos. Para ello se han desarrollado técnicas de fraccionamiento celular:

1. Homogeneización: Consiste en disgregar la adhesión que hay entre las células de los tejidos, romper su estructura celular y liberar sus orgánulos.
2. Centrifugación: Consiste en la separación de los componentes de una mezcla homogeneizada en distintas fracciones. Se usa la fuerza centrífuga generada por una centrifugadora que provoca la sedimentación más o menos lenta de los componentes de la mezcla, que están en suspensión según su tamaño, forma y densidad. La ultracentrifugación en gradiente de densidad permite separar compuestos con distinta densidad. La identificación de cada parte resultante se hace por observación al microscopio.

Cultivos Celulares

Un cultivo celular es una técnica que permite que unas células aisladas de un organismo pluricelular se mantengan vivas y se dividan en un medio preparado de forma artificial. Los medios de cultivo deben incluir los nutrientes que necesitan las células (glucosa, aminoácidos, vitaminas, sales minerales…). También tiene importancia en el medio la naturaleza del sustrato y las concentraciones de pH.

Línea Celular

Cultivo de células que puede proliferar de forma indefinida si se mantienen en un medio adecuado y tienen espacio.

Clases de Cultivos Celulares

1. Cultivos en masa: Emplea un elevado número de células que se dividen hasta llegar a formar una capa continua sobre el sustrato o placa donde se realiza el cultivo.
2. Cultivos clónicos: Usan un bajo número de células que se disponen sobre una placa de tal forma que quedan separadas unas de otras y cada una genera, al dividirse, un clon genéticamente idéntico.

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